【正文】 單粒子軌道運(yùn)動(dòng) 2 引導(dǎo)中心漂移公式匯總 單粒子軌道運(yùn)動(dòng) ?帶電粒子的電場(chǎng)漂移 ?帶電粒子的梯度漂移 ?帶電粒子的曲率漂移 第一個(gè)絕熱不變量 μ 第二個(gè)絕熱不變量 J 第三個(gè)絕熱不變量 Φ 漂移 絕熱不變量（寢漸不變量） 拉莫爾回轉(zhuǎn) ?周期運(yùn)動(dòng) 粒子在磁鏡間反跳 ?周期運(yùn)動(dòng) 粒子在地球磁場(chǎng)中漂移 ?準(zhǔn) 周期運(yùn)動(dòng) 0)2(2＝Bmdtd ??.// c o n sdsJ ba ?? ? ?不變??磁鏡效應(yīng) 有限拉莫半徑效應(yīng) 泄漏錐問(wèn)題 費(fèi)米加速問(wèn)題 范艾侖輻射帶問(wèn)題 極光問(wèn)題 效應(yīng) 問(wèn)題 磁約束問(wèn)題 梯度漂移 電荷分離 電場(chǎng) 電漂移 等離子體外溢 帶電粒子在高頻電磁波中的運(yùn)動(dòng) 衡量電磁波強(qiáng)弱： cmeEce??? 0??11????? 弱場(chǎng) 強(qiáng)場(chǎng) 高頻電磁場(chǎng)的作用與有質(zhì)動(dòng)力 激光束在等離子體中的自聚焦和成絲現(xiàn)象 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光 隨著激光技術(shù)的發(fā)展 , 特別是近年來(lái)超短脈沖啁啾技術(shù) (chirped pulse amplificating)的重大突破 ,使人們所能獲得的激光強(qiáng)度提高了 5 6 個(gè)量級(jí) ,其聚焦光強(qiáng)達(dá)到了1020 W/ cm2 .激光場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到 1011 V/ cm ,如果用來(lái)加速電子 ,能在 10 cm 的距離內(nèi)將電子加速至 1012 eV 的量級(jí) . 這相當(dāng)于目前的大型加速器上所能達(dá)到的能量 . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)脈沖激光與等離子體 等離子體 當(dāng)激光脈沖在亞臨界密度的等離子體中傳播時(shí) , 光脈沖的縱向有質(zhì)動(dòng)力會(huì)推動(dòng)等離子體中的電子向前運(yùn)動(dòng) , 使其偏離原來(lái)位置 。 等離子體中的離子由于質(zhì)量大 , 將幾乎保持不動(dòng) . 當(dāng)激光脈沖超越電子后 , 由于正負(fù)電荷分離而產(chǎn)生的靜電力會(huì)將電子往平衡位置拉 , 造成電子在空間的縱向振蕩 , 形成電子等離子體波 (見(jiàn)圖 ) . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光尾場(chǎng)中的電子加速 當(dāng)激光脈沖在亞臨界密度的等離子體中傳播時(shí) , 光脈沖的縱向有質(zhì)動(dòng)力會(huì)推動(dòng)等離子體中的電子向前運(yùn)動(dòng) , 使其偏離原來(lái)位置 。 等離子體中的離子由于質(zhì)量大 , 將幾乎保持不動(dòng) . 當(dāng)激光脈沖超越電子后 , 由于正負(fù)電荷分離而產(chǎn)生的靜電力會(huì)將電子往平衡位置拉 , 造成電子在空間的縱向振蕩 , 形成電子等離子體波 (見(jiàn)圖 ) . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光尾場(chǎng)中的電子加速 當(dāng)激光脈沖在亞臨界密度的等離子體中傳播時(shí) , 光脈沖的縱向有質(zhì)動(dòng)力會(huì)推動(dòng)等離子體中的電子向前運(yùn)動(dòng) , 使其偏離原來(lái)位置 。 等離子體中的離子由于質(zhì)量大 , 將幾乎保持不動(dòng) . 當(dāng)激光脈沖超越電子后 , 由于正負(fù)電荷分離而產(chǎn)生的靜電力會(huì)將電子往平衡位置拉 , 造成電子在空間的縱向振蕩 , 形成電子等離子體波 (見(jiàn)圖 ) . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光尾場(chǎng)中的電子加速 當(dāng)激光脈沖在亞臨界密度的等離子體中傳播時(shí) , 光脈沖的縱向有質(zhì)動(dòng)力會(huì)推動(dòng)等離子體中的電子向前運(yùn)動(dòng) , 使其偏離原來(lái)位置 。 等離子體中的離子由于質(zhì)量大 , 將幾乎保持不動(dòng) . 當(dāng)激光脈沖超越電子后 , 由于正負(fù)電荷分離而產(chǎn)生的靜電力會(huì)將電子往平衡位置拉 , 造成電子在空間的縱向振蕩 , 形成電子等離子體波 (見(jiàn)圖 ) . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光尾場(chǎng)中的電子加速 激光尾場(chǎng) 當(dāng)激光脈沖在亞臨界密度的等離子體中傳播時(shí) , 光脈沖的縱向有質(zhì)動(dòng)力會(huì)推動(dòng)等離子體中的電子向前運(yùn)動(dòng) , 使其偏離原來(lái)位置 。 等離子體中的離子由于質(zhì)量大 , 將幾乎保持不動(dòng) . 當(dāng)激光脈沖超越電子后 , 由于正負(fù)電荷分離而產(chǎn)生的靜電力會(huì)將電子往平衡位置拉 , 造成電子在空間的縱向振蕩 , 形成電子等離子體波 (見(jiàn)圖 ) . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光尾場(chǎng)中的電子加速 激光尾場(chǎng) Laser pulse Plasma wave 由于該等離子波是由激光脈沖激發(fā)且存在于激光脈沖后方 , 被稱為 激光尾波 , 它的相速度與激光脈沖在等離子體中傳播的群速度相同 。 電荷分離所形成的場(chǎng)稱為激光尾波場(chǎng) , 該縱向電場(chǎng)以同樣的相速度向前傳播 . 補(bǔ)充 :超強(qiáng)激光尾場(chǎng)中的電子加速 Simulation of a laser wakefield accelerator: bunches of electrons (yellow and green) are injected and accelerated by surfing the plasma waves (blue surfaces) generated by a laser pulse. Shock waves are produced when a powerful laser pulse is fired into a charged gas called plasma. This 3D image is a simulation of the shock wave produced by the interaction between the laser and the electron sheath surrounding the plasma bubble 激光尾波 當(dāng)?shù)入x子體的密度達(dá)到 n0 = 1018 /cm3 時(shí) , 尾波場(chǎng)的強(qiáng)度可以達(dá)到 E ~ 100GV /m. 18 ? 電子的捕獲： （ 自調(diào)制）自聚焦效應(yīng) ? 進(jìn)一步增加激光場(chǎng)強(qiáng) , 很強(qiáng)的激光尾場(chǎng) ； 電子在尾波場(chǎng)中的加速過(guò)程類似于沖浪運(yùn)動(dòng)員的沖浪加速過(guò)程 : 當(dāng)運(yùn)動(dòng)員處于迎浪面且滿足一定的速度條件時(shí) , 會(huì)被波浪加速 。 同樣 , 在尾波場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子 ,當(dāng)其處于電子密度梯度為正值區(qū)域 (此時(shí)靜電分離場(chǎng)為負(fù)值 )且滿足一定的速度條件時(shí) , 電子也會(huì)被尾波場(chǎng)加速 . 電子的密度高 離子的密度高 E This is the end of the single particle orbit theory? 1－ 試計(jì)算下列參數(shù)條件下等離子體的德拜長(zhǎng)度 ?D和等離子體振蕩頻率 ?P。 （ 1）磁流體發(fā)電機(jī)： Te＝ 2500K及 n＝ 1020m－ 3。 （ 2）低壓輝光放電： kBTe＝ 2eV及 n＝ 1010cm－ 3。 （ 3）地球的電離層： kBTe＝ n＝ 106cm－ 3。 )/e x p (0 jj kTqnn ???)11(4 22ieD kTkTnq ??? ??1－ 嚴(yán)格穩(wěn)定條件下，離子和電子都服從玻爾茲曼分布 對(duì)于無(wú)限大位勢(shì)位 的電荷透明柵，試證明等離子體屏蔽距離近似位： 第一章作業(yè) 1－ 假定兩個(gè)無(wú)限大的平板，分別處于 x＝ ?d，如果平板位勢(shì)能 ?＝ 0，兩平板之間均勻充滿密度位 n，電荷位q的氣體。使用泊松公式證明兩平板之間的電勢(shì)分布為 )(2 22 xdnq ?? ?＝第二章作業(yè) 2－ ,計(jì)算下列條件下的拉莫半徑 rL. (1)地球磁場(chǎng)為 10keV的電子； (2)流速為 300km/s,B=5X105G的太陽(yáng)風(fēng)質(zhì)子